狭帯域雑音信号除去用IIR形適応ディジタルフィルタの極制御

音響系を介した信号帰還による高調波を伴った発振や機械制御系の有する複数の固有振動成分が、本来必要とされる信号(制御信号,音声信号等)に雑音として混入してくる場合には、これらの雑音(以下,対象信号)の除去が必要となる。本研究の狭帯域雑音除去信号用IIR形ディジタルフィルタは、これら対象信号を適応的に除去することを目的とする。既に、この適応ディジタルフィルタによる狭帯域信号周波数の推定方式を提案しており、本年度の研究では以下の成果を得た。1.除去対象の狭帯域信号の帯域幅を推定し、フィルタの極半径を最適化する逐次推定アルゴリズムとして、最適極半径探索用補助フィルタを用いる方式を提案し、シミュレーションによって、理論的最適値に収束することを確認した。2.強雑音下における適応フィルタの特性の解析を行った。信号(対象信号)対雑音(希望出力信号)比0dB程度の強雑音下では、雑音により、収束後の極位置がふらつく。しかしながら、適応制御に用いる観測値の平均回数を増やすことで、極位置を安定化できることが明らかとなった。そこで、適応フィルタ係数の収束状況に応じて平均回数を制御するアルゴリズムを提案した。3.適応フィルタへの入力信号は、通過させたい広帯域信号と除去したい狭帯域信号(対象信号)で構成される。シミュレーションでは、広帯域信号に白色信号を使用してきた。実際の応用では、音声、楽音、機器制御信号など、広帯域信号は有色性を持つ。そこで、最も有色性が強い楽音により、実用性能を評価した。その結果、除去対象信号は聞きとれないほど除去され、充分実用になることを確認した。

音響系を介した信号帰還による高調波を伴った発振や機械制御系の有する複数の固有振動成分が、本来必要とされる信号(制御信号,音声信号等)に雑音として混入してくる場合には、これらの雑音(以下,対象信号)の除去が必要となる。本研究の狭帯域雑音除去信号用IIR形ディジタルフィルタは、これら対象信号を適応的に除去することを目的とする。既に、この適応ディジタルフィルタによる狭帯域信号周波数の推定方式を提案しており、本年度の研究では以下の成果を得た。1.除去対象の狭帯域信号の帯域幅を推定し、フィルタの極半径を最適化する逐次推定アルゴリズムとして、最適極半径探索用補助フィルタを用いる方式を提案し、シミュレーションによって、理論的最適値に収束することを確認した。2.強雑音下における適応フィルタの特性の解析を行った。信号(対象信号)対雑音(希望出力信号)比0dB程度の強雑音下では、雑音により、収束後の極位置がふらつく。しかしながら、適応制御に用いる観測値の平均回数を増やすことで、極位置を安定化できることが明らかとなった。そこで、適応フィルタ係数の収束状況に応じて平均回数を制御するアルゴリズムを提案した。3.適応フィルタへの入力信号は、通過させたい広帯域信号と除去したい狭帯域信号(対象信号)で構成される。シミュレーションでは、広帯域信号に白色信号を使用してきた。実際の応用では、音声、楽音、機器制御信号など、広帯域信号は有色性を持つ。そこで、最も有色性が強い楽音により、実用性能を評価した。その結果、除去対象信号は聞きとれないほど除去され、充分実用になることを確認した。